[发明专利]一种龙门刨床变向机构传动比确定方法

权利要求书

1.一种龙门刨床变向机构传动比确定方法，其特征在于：龙门刨床变向机构包括机架，机架内固设有右内齿轮和左内齿轮，右内齿轮啮合右行星齿轮，右行星齿轮与定轴齿轮配合，定轴齿轮中心为输入端，左内齿轮啮合左行星齿轮，左行星齿轮与左定轴齿轮配合，左定轴齿轮与初级行星轮架同步转动，右行星齿轮配置于初级行星轮架，左内齿轮配置于次级行星轮架，次级行星轮架及输出轴B输出动力，右内齿轮和左内齿轮构成内联齿轮并固定在机架上，初级行星轮架和次级行星轮架通过轴承与机架装配；

输入轴的动力通过定轴齿轮传给右行星齿轮，右行星齿轮通过内孔传给初级行星轮架和左定轴齿轮，左定轴齿轮与左行星齿轮啮合，同时通过左行星齿轮内孔将动力传给次级行星轮架及输出轴B输出；

龙门刨床变向机构建模并计算得出传动比与传动齿轮齿数之间数学关系如下：

其中ω₁表示输入轴定轴齿轮的角速度，

ω_B表示输出端B处角速度，

Z₁表示定轴齿轮的齿数，

Z₃表示定右内齿轮的齿数，

Z_3’表示定左内齿轮的齿数，

Z₅表示定左定轴齿轮的齿数；

龙门刨床变向机构传动比确定方法包括如下步骤：

st1、龙门刨床变向机构传动原理

根据龙门刨床传动结构和机械设计理论，设计龙门刨床变向机构对应如下，其中件1表示输入端的定轴齿轮，件2表示右行星齿轮，件3表示右内齿轮，件3’表示左内齿轮，件4表示左行星齿轮，件5表示左定轴齿轮，件I输入轴，件A表示初级行星轮架，件B表示次级行星轮架和输出轴，件3和件3’为双联内齿轮，被固定在机架上；

变向机构的传动过程为：件I输入的动力通过件1与件2啮合传给件2，件2与件3啮合传给件3，同时通过件2的内孔传给行星轮架A和件5；件5与件4啮合将件5的动力传给件4，件4与件3’啮合将动力传给件3’，同时通过件4内孔将动力传给件B输出；

设计传动比指确定件1与件B的角速度之比与各传动齿轮齿数之间的关系；

st2、建立啮合运动模型

在龙门刨床变向机构传动原理的基础上，建立件1，件2，件3啮合运动模型如等式(1)和等式(2)所示：

V₃＝V₂-V_A (1)

V₁＝V₂+V_A (2)

其中V₁表示件1分度圆处线速度(m/s)，V₂表示件2分度圆处线速度(m/s)，V₃表示件3分度圆处线速度(m/s)；V_A表示件A在O₂处线速度(m/s)，O₂表示件2的自转中心线；

建立件3’，件4，件5，件B啮合运动模型如等式(3)和等式(4)所示：

V_3‘＝V₄-V_B (3)

V₅＝V₄+V_B (4)

其中V_3’表示件3’分度圆处线速度(m/s),V₄表示件4分度圆处线速度(m/s)，V₅表示件5分度圆处线速度(m/s)，V_B表示件B绕O₅的线速度(m/s)，O₅表示件1、件A、件5、件3’、件B和件I的回转中心线；

st3、列出已知条件

根据传动原理、机械设计理论和运动学理论，列出件1，件2和件3分度圆处线速度表达式如等式(5)，等式(6)和等式(7)所示

V₁＝ω₁×m×Z₁/2 (5)

V₂＝ω₂×m×Z₂/2 (6)

V₃＝ω₃×m×Z₃/2＝ω₃×m×(Z₁+2Z₂)/2＝0 (7)

等式(5)至等式(7)中V₁，V₂，V₃，同前；

ω₁表示件1分度圆处角速度(°/s)，ω₂表示件2分度圆处角速度(°/s)，ω₃表示件3分度圆处角速度(°/s)，ω_A表示件A在O₂处角速度(°/s)，m为齿轮模数(mm),Z₁ Z₂和Z₃分别为件1、件2和件3的齿数；

根据传动原理、机械设计理论和运动学理论，列出件3’，件4和件5在分度圆处线速度表达式如等式(8)，等式(9)和等式(10)

V_3’ ＝ω_3'×m×Z_3'/2＝ω_3'×m×(Z₅+2Z₄)/2＝0 (8)

V₄＝ω₄×m×Z₄/2 (9)

V₅＝ω₅×m×Z₅/2 (10)

等式(8)至等式(10)中V_3’，V₄，V₅，同前，

ω_3’表示件3’分度圆处角速度(°/s)，ω₄表示件4分度圆处角速度(°/s)，ω₅表示件5分度圆处角速度(°/s)，ω_B表示件B绕O₅的角速度(°/s)，m为齿轮模数(mm),Z_3’Z₄和Z₅分别为件3’、件4和件5的齿数；

再次根据传动原理，机械设计理论和运动学理论，列出件A和件B在分度圆处线速度表达式如等式(11)和等式(12)

V_A＝ω_A×m×(Z₁+Z₂)/2＝ω_A×m×(Z₃-Z₂)/2＝V₅ (11)

V_B＝ω_B×m×(Z₅+Z₄)/2＝ω_B×m×(Z_3’ -Z₄)/2 (12)

等式(11)和(12)中V₅、V_A和V_B和ω_A，ω_B同前，m为齿轮模数(mm), Z₁，Z₂，Z₃、Z_3’、Z₄和Z₅同前；

st4、求解

联立等式(1)到等式(4)，结合等式(5)到等式(12)的已知条件求解，可以获得龙门刨床变向机构传动比与传动齿轮齿数之间数学关系如等式(13)

等式(13)中Z₁，Z₃，Z_3’和Z₅同前。